JP4543219B2 - Method and apparatus for specifying heating mode for local heating - Google Patents
Method and apparatus for specifying heating mode for local heating Download PDFInfo
- Publication number
- JP4543219B2 JP4543219B2 JP2004043453A JP2004043453A JP4543219B2 JP 4543219 B2 JP4543219 B2 JP 4543219B2 JP 2004043453 A JP2004043453 A JP 2004043453A JP 2004043453 A JP2004043453 A JP 2004043453A JP 4543219 B2 JP4543219 B2 JP 4543219B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heating
- electromagnetic field
- field distribution
- heated
- information
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Electrotherapy Devices (AREA)
Description
本発明は、局所加温用加温モード特定方法及び装置にかかり、特に、局所加温用立体共振器に高周波電力を供給して当該立体共振器内に発生させる電磁界分布などの加温モードを特定する方法及び装置に関する。 The present invention relates to a station TokoroKa temperature for heating mode specific method and apparatus, in particular, heating of the electromagnetic field distribution to be generated in the three-dimensional resonator by supplying high frequency power to the local warming stereoscopic resonator The present invention relates to a method and an apparatus for specifying a mode.
従来より、特定の部位を加温する局所加温は、各種の技術分野で広く行われている。例えば、医療の分野では、高周波エネルギーを人体の患部に与えて加温し、血行障害、炎症性疾患、神経痛等の治療を行っている。 Conventionally, local heating for heating a specific part has been widely performed in various technical fields. For example, in the medical field, high-frequency energy is applied to the affected area of the human body to heat it and treat blood circulation disorders, inflammatory diseases, neuralgia, and the like.
特に、癌（悪性腫瘍）は、熱に弱く、４２〜４３℃の温度で一定時間加温すると死滅することが医学的に認められているため、この熱的特性に着目し、上述した高周波エネルギーによる熱エネルギーを癌組織に加えることによってその温度を上昇させて治療する温熱治療法（ハイパーサーミア）が行われている。 In particular, cancer (malignant tumor) is vulnerable to heat, and it is medically recognized that it will die if heated at a temperature of 42-43 ° C. for a certain period of time. Thermal therapy (hyperthermia) has been performed in which the thermal energy from the above is applied to cancerous tissue to increase its temperature.
この電磁波を用いたハイパーサーミアは、使用する電磁波の周波数によって、（１）マイクロ波加温方式（数百ＭＨｚ帯）、（２）ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕａｎｃｙ）加温方式（数百ＭＨｚ）に大別される。前者（マイクロ波加温方式）は、人体の表面付近（皮膚に近い箇所）に発生する表在性癌の治療には有効であるが、生体内での電磁波の減衰が大きいため、人体の内部深くに発生する癌組織を加温することが困難であり、深部癌に対してはその効果が期待できない。一方、後者（ＲＦ加温方式）のものを図１０（ａ）に示すが、一対の平面電極１１１，１１２で人体１００を挟んで加温するため、比較的深部に発生する癌組織１０１を死滅させることは可能である。しかし、被加温体である人体には、その体表面には脂肪層が存在し、この脂肪層組織は電気抵抗が高いために他の組織よりも強く加温される。従って、電極から離れた人体の深部組織に関しては十分に加温することが困難となり、いぜんとして深部癌には有効に対応することができない。 Hyperthermia using electromagnetic waves is roughly classified into (1) microwave heating method (several hundred MHz band) and (2) RF (Radio Frequency) heating method (several hundred MHz) depending on the frequency of the electromagnetic wave used. The The former (microwave heating method) is effective for the treatment of superficial cancer that occurs near the surface of the human body (location close to the skin), but because the attenuation of electromagnetic waves in the living body is large, It is difficult to heat deeply occurring cancer tissue, and the effect cannot be expected for deep cancer. Hand, is shown in the latter FIG. 10 ones (RF heating method) (a), for warming across the body 100 by a pair of planar electrodes 111 and 112, the cancerous tissue 101 for generating the relatively deep It can be killed. However, a human body that is a body to be heated has a fat layer on the body surface, and this fat layer tissue is heated more strongly than other tissues because of its high electrical resistance. Therefore, it is difficult to sufficiently heat the deep tissue of the human body away from the electrode, and it is still impossible to effectively cope with deep cancer.
そこで、比較的、人体の深部に発生する癌に対応可能な加温装置が、下記の特許文献１に開示されている。この加温装置は、図１０（ｂ）に示すように、導体で構成された立体共振器２１０の空胴内に、空胴の一部を窪ませて、あるいは、空胴内に別個の導体を突出させて加温用の集中電界を発生する内部電極２１１，２１２を形成した立体共振器を用いて、当該共振器に高周波供給装置２１５にて高周波を供給して内部電極２１１，２１２の間に配置した人体２００を加温する、というものである。そして、共振器の形状を、特に両端面に内円筒を形成した空胴円筒状にしている（符号２１１，２１２の内部電極を参照）。これにより、空胴共振器の壁面に内部の電磁界を囲むような形で高周波電流が流れており、上述したＲＦ型のものとは異なる電磁界が形成される。具体的には、電界が中央部に集中することとなり、これにより、中心軸近傍を局所的に加温することが可能となる。従って、体表面付近に脂肪層が存在したとしても、その脂肪層を超えて人体深部を加温することができ、深部癌の治療に利用することができる。 Therefore, a heating apparatus that can cope with cancer that occurs relatively deep in the human body is disclosed in Patent Document 1 below. As shown in FIG. 10 (b), this warming device has a hollow part of the cavity of the three-dimensional resonator 210 made of a conductor, or a separate conductor in the cavity. Is used to supply a high frequency to the resonator by a high-frequency supply device 215 between the internal electrodes 211 and 212, using a three-dimensional resonator in which internal electrodes 211 and 212 that generate a concentrated electric field for heating are formed. It heats the human body 200 arranged in the above. The resonator is shaped like a hollow cylinder with inner cylinders formed on both end faces (see internal electrodes 211 and 212). As a result, a high-frequency current flows on the wall surface of the cavity resonator so as to surround the internal electromagnetic field, and an electromagnetic field different from the RF type described above is formed. Specifically, the electric field is concentrated in the central portion, which makes it possible to locally heat the vicinity of the central axis. Therefore, even if a fat layer exists in the vicinity of the body surface, the deep part of the human body can be heated beyond the fat layer and can be used for the treatment of deep cancer.
しかしながら、上述した内円筒が形成された空胴共振器では、人体深部まで加温することができるものの、体表面付近を含めて内円筒間を一様に加温してしまう、という問題が生じる。すなわち、加温対象が、人体の胃などの比較的深部に位置する組織であるにも関わらず、加熱が不要な体表面付近も加熱されてしまう、という問題が生じる。従って、上記従来例における共振器では、加温箇所の位置制御を行うことが困難であり、効率のよい加温を行うことが困難である。同様に、加温する領域を狭めたり広げたりするという制御を行うことも困難である。 However, in the cavity resonator in which the inner cylinder described above is formed, although it can be heated up to the deep part of the human body, there is a problem that the inner cylinder is heated uniformly including the vicinity of the body surface. . That is, there arises a problem that, even though the object to be heated is a tissue located in a relatively deep part such as the stomach of a human body, the vicinity of the body surface that does not require heating is also heated. Therefore, in the resonator according to the conventional example, it is difficult to control the position of the heating location, and it is difficult to perform efficient heating. Similarly, it is difficult to perform control to narrow or widen the area to be heated.
同時に、上記従来例における空胴共振器を用いた加温装置では、電極間が一様に加温されるため、上述したように脂肪層が多い体表面付近では異常に加温され、体表面の冷却が必要となる。従って、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、ボーラスと呼ばれる冷却部材（１１３，１１４あるいは２１３，２１４）を電極（１１１，１１２あるいは２１３，２１４）と人体（１００あるいは２００）の間に配置しており、さらに、冷却装置（図１０（ａ）で符号１１６）により冷却用の水を循環させていたため、装置構成が複雑になる、という問題も生じる。 At the same time, in the heating device using the cavity resonator in the above-mentioned conventional example, since the space between the electrodes is uniformly heated, the body surface is abnormally heated near the body surface with many fat layers as described above. Cooling is required. Therefore, as shown in FIGS. 10A and 10B, a cooling member (113, 114 or 213, 214) called a bolus is placed between the electrode (111, 112 or 213, 214) and the human body (100 or 200). Furthermore, since the cooling water is circulated by the cooling device (reference numeral 116 in FIG. 10A), there is a problem that the device configuration becomes complicated.
従って、被加温体の加温箇所に対して適切な加温状態となる電磁界分布を立体共振器内に生じさせる共振周波数を予め算出して、これを加温装置に設定しておくことで、容易かつ適切な局所加温が可能な装置が望まれる。 Therefore, the resonance frequency that causes the electromagnetic field distribution in the three-dimensional resonator to generate an appropriate heating state for the heated portion of the heated body is calculated in advance, and this is set in the heating device. in, easy and allows proper station TokoroKa temperature device is desired.
このため、本発明では、上記従来例の不都合を改善し、特に、局所加温装置がより効率よく局所的に加温することが可能であり、容易に利用することができるものとなるよう、予め局所加温用加温モードを特定する方法及び装置を提供することをその目的とする。 For this reason, in the present invention, inconvenience of the above-mentioned conventional example is improved, and in particular, the local heating device can be more efficiently locally heated and can be easily used. It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for specifying a local heating mode in advance.
そこで、本発明では、以下のような工程を備えた方法の発明を提供している。まず、その第一の構成は、人体その他の被加温体にかかる加温部断面の画像情報および当該加温部を所定の温度に加温する局所加温用の立体共振器にかかる断面形状等の情報等に基づいて所定の演算を行い、これによって立体共振器に印加する高周波電力の共振周波数およびこれに対応した立体共振器内の電磁界分布を算定若しくは比較選定してこれを加温モードとして特定する局所加温用加温モード特定方法において、
被加温体を局部加温するための立体共振器内で得られる複数の共振周波数にかかる情報と立体共振器の大きさ等の物理的な情報とに基づいて、予め設けた演算部の電磁界分布算定部が当該複数の各共振周波数に対応した複数の電磁界分布情報を算定する電磁界分布算定工程と、
これによって得られる複数の電磁界分布情報から被加温体のＣＴ画像等により得られる画像情報に基づいて、予め設けた演算部の電磁界分布選定部が当該被加温体の加温領域に適用可能な電磁界分布を選定しこれに対応した共振周波数を選定する電磁界分布選定工程と、
この選定された加温領域に適用可能な電磁界分布から電気力線の集中した領域を熱発生領域として、予め設けた演算部の熱発生領域抽出機能が抽出する熱発生領域抽出工程と、
予め設けた演算部の加温パターン情報作成部がこの抽出された熱発生領域をパターン化すると共に各熱発生領域の発熱温度を電気力線の集中度と被加温体の備えている誘電率等の電気的特性に基づいて算定し当該共振周波数に対応した加温パターン情報を作成する加温パターン情報作成工程とを有し、
この加温パターン情報作成工程で作成された加温パターン情報を被加温体に対する局所加温用の加温パターン情報として、予め設けた演算部の加温モード記憶処理部が所定の記憶手段に記憶する加温モード記憶工程を備えた、という構成を採っている。
Accordingly, the present invention provides a method invention comprising the following steps. First, the first configuration is a cross-sectional shape of a three-dimensional resonator for local heating that heats the heating unit to a predetermined temperature and image information of a heating unit cross-section applied to a human body or other heated body. Based on such information, etc., a predetermined calculation is performed, thereby calculating or comparing and selecting the resonance frequency of the high frequency power applied to the three-dimensional resonator and the electromagnetic field distribution in the three-dimensional resonator, and heating it. In the heating mode specifying method for local heating specified as a mode,
Based on information on a plurality of resonance frequencies obtained in the three-dimensional resonator for locally heating the object to be heated and physical information such as the size of the three-dimensional resonator, the electromagnetic of the arithmetic unit provided in advance An electromagnetic field distribution calculating step in which the field distribution calculating unit calculates a plurality of pieces of electromagnetic field distribution information corresponding to the plurality of resonance frequencies;
Based on the image information obtained from the plurality of electromagnetic field distribution information obtained from the CT image or the like of the heated body, the electromagnetic field distribution selection unit of the calculation unit provided in advance is in the heated area of the heated body. An electromagnetic field distribution selection process for selecting an applicable electromagnetic field distribution and selecting a corresponding resonance frequency;
A heat generation region extraction step in which a heat generation region extraction function of a calculation unit provided in advance extracts a region where electric lines of force are concentrated as a heat generation region from an electromagnetic field distribution applicable to the selected heating region,
The heating pattern information creation unit of the arithmetic unit provided in advance patterns the extracted heat generation area, and the heat generation temperature of each heat generation area indicates the concentration of electric lines of force and the dielectric constant of the heated body And a heating pattern information creating step for creating heating pattern information corresponding to the resonance frequency calculated based on the electrical characteristics such as
The warming pattern information created in this warming pattern information creating step is used as the warming pattern information for local warming of the body to be warmed , and the warming mode storage processing unit of the calculation unit provided in advance in the predetermined storage means The structure of having the heating mode memory | storage process to memorize | store is taken.
このような構成を採ることにより、まず、予め測定された立体共振器の複数の共振周波数における電磁界分布がそれぞれ算定され、これらのうち、被加温体の形状等の被加温体領域の情報に基づいて適用可能な電磁界分布及びその共振周波数が選定される。そして、選定された電磁界分布について、発生する熱分布を表す加温パターン情報が算出され記憶される。従って、後に、オペレータが、あるいは、コンピュータが、これら加温パターン情報に基づいて被加温体に対してより適切な共振周波数を選択することにより、効果的な局所加温を実現することができる。 By adopting such a configuration, first, electromagnetic field distributions at a plurality of resonance frequencies of the three-dimensional resonator measured in advance are respectively calculated, and among these, the shape of the object to be heated such as the shape of the object to be heated is calculated. An applicable electromagnetic field distribution and its resonance frequency are selected based on the information. Then, for the selected electromagnetic field distribution, heating pattern information representing the generated heat distribution is calculated and stored. Therefore, effective local heating can be realized later by the operator or the computer selecting a more appropriate resonance frequency for the body to be heated based on these heating pattern information. .
また、本発明である方法の第二の構成は、人体その他の被加温体にかかる加温部断面の画像情報および当該加温部を所定の温度に加温する局所加温用の立体共振器にかかる断面形状等の情報等に基づいて所定の演算を行い、これによって立体共振器に印加する高周波電力の共振周波数およびこれに対応した立体共振器内の電磁界分布を算定若しくは比較選定してこれを加温モードとして特定する局所加温用加温モード特定方法において、
被加温体を内部に配置して予め測定された立体共振器内の複数の共振周波数にかかる情報と空胴共振器の構造にかかる情報とに基づいて、予め設けた演算部の電磁界分布算定部が各共振周波数に対応した立体共振器内の電磁界分布を算定する電磁界分布算定工程と、
これにより得られる複数の電磁界分布から予め収集された被加温体のＣＴ画像等の画像情報に基づいて、予め設けた演算部の電磁界分布選定部が当該被加温体の加温領域に適用可能な電磁界分布を選定すると共にこれに対応した共振周波数を選定する電磁界分布選定工程と、
これによって選定された加温領域に適用可能な電磁界分布から電気力線の集中した領域を熱発生領域として、予め設けた演算部の熱発生領域抽出機能が抽出する熱発生領域抽出工程と、
予め設けた演算部の加温パターン情報作成部がこの抽出された熱発生領域をパターン化すると共に各熱発生領域の発熱温度を前記電気力線の集中度と被加温体の備えている誘電率等の電気的特性に基づいて算定して当該共振周波数に対応した加温パターン情報を作成する加温パターン情報作成工程とを有し、
この加温パターン情報作成工程で作成された加温パターン情報を被加温体に対する局所加温用の加温パターン情報として、予め設けた演算部の加温モード記憶処理部が所定の記憶手段に記憶する加温モード記憶工程を備えた、という構成を採っている。
In addition, the second configuration of the method according to the present invention is a three-dimensional resonance for local heating that heats the heating section to a predetermined temperature and image information of a heating section of the human body or other heated body. Perform predetermined calculations based on information such as the cross-sectional shape of the resonator, and calculate or compare and select the resonant frequency of the high-frequency power applied to the three-dimensional resonator and the electromagnetic field distribution in the three-dimensional resonator corresponding to this calculation. In the heating mode specifying method for local heating that specifies this as the heating mode,
An electromagnetic field distribution of a calculation unit provided in advance based on information on a plurality of resonance frequencies in a three-dimensional resonator and information on a structure of a cavity resonator, which are measured in advance by placing a heated body inside an electromagnetic field distribution calculation step of calculating portion calculates the electromagnetic field distribution in the three-dimensional resonator corresponding to each resonance frequency,
Based on image information such as a CT image of the heated body collected in advance from a plurality of electromagnetic field distributions obtained in this way , the electromagnetic field distribution selection unit of the calculation unit provided in advance is the heating area of the heated body An electromagnetic field distribution selection process for selecting an applicable electromagnetic field distribution and selecting a corresponding resonance frequency;
A heat generation region extraction step in which a heat generation region extraction function of a calculation unit provided in advance extracts a region where electric lines of force are concentrated from an electromagnetic field distribution applicable to the selected heating region as a heat generation region,
A heating pattern information creation unit of a calculation unit provided in advance patterns the extracted heat generation area, and the heat generation temperature of each heat generation area indicates the concentration of the electric lines of force and the dielectric of the heated body. A heating pattern information creating step for creating heating pattern information corresponding to the resonance frequency by calculating based on electrical characteristics such as rate,
The warming pattern information created in this warming pattern information creating step is used as the warming pattern information for local warming of the body to be warmed , and the warming mode storage processing unit of the calculation unit provided in advance in the predetermined storage means The structure of having the heating mode memory | storage process to memorize | store is taken.
このような構成を採ることにより、まず、立体共振器内に被加温体が配置された状態において予め測定された立体共振器の複数の共振周波数における電磁界分布がそれぞれ算定され、これらのうち、被加温体の形状等の被加温体領域の情報に基づいて適用可能な電磁界分布及びその共振周波数が選定される。そして、上述同様に、選定された電磁界分布について、発生する熱分布を表す加温パターン情報が算出され記憶される。特に、上記構成では、予め立体共振器の共振周波数が被加温体を考慮して算定されたものを用いているため、より実際に加温する状況に近いため、より適切な共振周波数を算定することができる。 By adopting such a configuration, first, electromagnetic field distributions at a plurality of resonance frequencies of the three-dimensional resonator measured in advance in a state where the body to be heated is arranged in the three-dimensional resonator are respectively calculated. The applicable electromagnetic field distribution and its resonance frequency are selected based on the information of the heated body region such as the shape of the heated body. As described above, the heating pattern information representing the generated heat distribution is calculated and stored for the selected electromagnetic field distribution. In particular, in the above configuration, since the resonance frequency of the three-dimensional resonator is calculated in consideration of the body to be heated, it is closer to the actual heating condition, so a more appropriate resonance frequency is calculated. can do.
また、本発明である方法の第三の構成は、人体その他の被加温体にかかる加温部断面の画像情報および当該加温部を所定の温度に加温する局所加温用の立体共振器にかかる断面形状等の情報等に基づいて所定の演算を行い、これによって立体共振器に印加する高周波電力の共振周波数およびこれに対応した立体共振器内の電磁界分布を算定若しくは比較選定してこれを加温モードとして特定する局所加温用加温モード特定方法において、
被加温体のＣＴ画像等により得られる画像情報に基づいて、予め設けた演算部の加温領域算定部が当該被加温体の局所加温領域のパターンを算定する加温領域算定工程と、
これにより得られる被加温体の加温領域に対応したパターンの電磁界分布およびその共振周波数を、予め設けた演算部の電磁界分布選定部が予め特定された立体共振器にかかる複数の電磁界分布情報から選定する電磁界分布選定工程と、
これによって選定された加温パターンに適用可能な電磁界分布から電気力線の集中した領域を熱発生領域として、予め設けた演算部の熱発生領域抽出機能が抽出する熱発生領域抽出工程と、
予め設けた演算部の加温パターン情報作成部がこの抽出された熱発生領域をパターン化すると共に各熱発生領域の発熱温度を前記電気力線の集中度と被加温体の備えている誘電率等の電気的特性に基づいて算定して当該共振周波数に対応した加温パターン情報を作成する加温パターン情報作成工程とを有し、
この加温パターン情報作成工程で作成された加温パターン情報を被加温体に対する局所加温用の加温パターン情報として、予め設けた演算部の加温モード記憶処理部が所定の記憶手段に記憶する加温モード記憶工程を備えた、という構成を採っている。
In addition, the third configuration of the method according to the present invention is a three-dimensional resonance for local heating that heats the heating section to a predetermined temperature and image information of a heating section of the human body or other heated body. Perform predetermined calculations based on information such as the cross-sectional shape of the resonator, and calculate or compare and select the resonant frequency of the high-frequency power applied to the three-dimensional resonator and the electromagnetic field distribution in the three-dimensional resonator corresponding to this calculation. In the heating mode specifying method for local heating that specifies this as the heating mode,
A heating area calculation step in which a heating area calculation unit of a calculation unit provided in advance calculates a pattern of a local heating area of the heating object based on image information obtained from a CT image or the like of the heating object; ,
The electromagnetic field distribution of the pattern corresponding to the heating region of the heated body obtained by this and the resonance frequency of the electromagnetic field distribution selection unit of the arithmetic unit provided in advance are applied to a plurality of electromagnetic waves applied to the three-dimensional resonator specified in advance. Electromagnetic field distribution selection process selected from the field distribution information;
A heat generation region extraction step in which a heat generation region extraction function of a calculation unit provided in advance extracts a region where electric lines of force are concentrated from an electromagnetic field distribution applicable to the selected heating pattern as a heat generation region,
A heating pattern information creation unit of a calculation unit provided in advance patterns the extracted heat generation area, and the heat generation temperature of each heat generation area indicates the concentration of the electric lines of force and the dielectric of the heated body. A heating pattern information creating step for creating heating pattern information corresponding to the resonance frequency by calculating based on electrical characteristics such as rate,
The warming pattern information created in this warming pattern information creating step is used as the warming pattern information for local warming of the body to be warmed , and the warming mode storage processing unit of the calculation unit provided in advance in the predetermined storage means The structure of having the heating mode memory | storage process to memorize | store is taken.
このような構成を採ることにより、まず、被加温体の画像情報等から被加温体の加温領域のパターンが算定され、予め測定された立体共振器の複数の共振周波数における電磁界分布のうち、被加温体の形状等の被加温体領域の情報に基づいて適用可能な電磁界分布及びその共振周波数が選定される。そして、上述同様に、選定された電磁界分布について、発生する熱分布を表す加温パターン情報が算出され記憶される。従って、後に、オペレータが、あるいは、コンピュータが、これら加温パターン情報に基づいて被加温体に対してより適切な共振周波数を選択することにより、効果的な局所加温を実現することができる。 By adopting such a configuration, first, the pattern of the heated region of the heated body is calculated from the image information of the heated body, and the electromagnetic field distribution at a plurality of resonance frequencies of the three-dimensional resonator measured in advance. Among them, the applicable electromagnetic field distribution and the resonance frequency thereof are selected based on the information of the heated body region such as the shape of the heated body. As described above, the heating pattern information representing the generated heat distribution is calculated and stored for the selected electromagnetic field distribution. Therefore, effective local heating can be realized later by the operator or the computer selecting a more appropriate resonance frequency for the body to be heated based on these heating pattern information. .
また、局所加温用加温モード特定装置の別の構成としては、立体共振器内の複数の共振周波数にかかる情報を記憶した共振周波数記憶手段と、被加温体の画像情報や誘電率等の電気的特性を記憶した被加温体情報記憶手段と、立体共振器にかかる形状構造等の物理的及び電気的特性を記憶した共振器情報記憶手段と、これらの各記憶手段に記憶された情報に基づいて各共振周波数に対応した立体共振器内の電磁界分布を演算し算定する電磁界分布算定機能を有する演算手段とを備え、
この演算手段が、被加温体情報記憶手段に記憶された情報に基づいて被加温体の加温領域のパターンを算定する加温領域算定機能と、この加温領域のパターンに対応したパターンの電磁界分布およびその共振周波数を予め特定された立体共振器にかかる複数の電磁界分布情報から選定する電磁界分布選定機能と、この選定された立体共振器内の電磁界分布情報から電気力線の集中した領域を熱発生領域として抽出する熱発生領域抽出機能と、この抽出された熱発生領域をパターン化して各共振周波数に対応した複数の加温パターン情報を作成する加温パターン作成機能とを備え、
この演算手段で作成された加温パターン情報を被加温体における局所加温用情報として記憶する加温モード記憶手段とを備えた、という構成を採っている。
In addition, as another configuration of the heating mode specifying device for local heating, there are resonance frequency storage means for storing information on a plurality of resonance frequencies in the three-dimensional resonator, image information, dielectric constant, etc. of the heated object Stored in each of the storage means, the storage object information storage means storing the electrical characteristics, the resonator information storage means storing physical and electrical characteristics such as the shape structure of the three-dimensional resonator, and the like. A calculation means having an electromagnetic field distribution calculation function for calculating and calculating the electromagnetic field distribution in the three-dimensional resonator corresponding to each resonance frequency based on the information;
A heating area calculation function for calculating a heating area pattern of the heated body based on information stored in the heated body information storage means, and a pattern corresponding to the pattern of the heating area. Electromagnetic field distribution and its resonance frequency are selected from a plurality of electromagnetic field distribution information applied to the three-dimensional resonator specified in advance, and an electric force is calculated from the electromagnetic field distribution information in the selected three-dimensional resonator. A heat generation region extraction function that extracts a region where lines are concentrated as a heat generation region, and a heating pattern creation function that creates a pattern of the extracted heat generation region and creates multiple heating pattern information corresponding to each resonance frequency And
A heating mode storage means for storing the heating pattern information created by the calculation means as information for local heating in the body to be heated is provided.
このような構成の局所加温用加温モード特定装置の発明であっても、上述した方法の発明と同様に機能するため、上記目的を達成することができる。 Even if it is invention of the heating mode specific device for local heating of such a structure, since it functions similarly to invention of the method mentioned above, the said objective can be achieved.
本発明は、以上のように構成され機能するので、これによると、被加温体の加温領域に対応して適切に加温可能な共振周波数及びその加温パターン情報が予め算定されて記憶される。このため、後に、これら加温パターン情報に基づいて被加温体に対してより適切な共振周波数を選択することにより、容易かつ効果的に局所加温することができる、という従来にない優れた効果を有する。 Since the present invention is configured and functions as described above, according to this, the resonance frequency that can be appropriately heated corresponding to the heating region of the body to be heated and the heating pattern information are calculated and stored in advance. Is done. For this reason, it is excellent in the past that local heating can be easily and effectively performed by selecting a more appropriate resonance frequency for the heated body based on the heating pattern information later. Has an effect.
本発明は、立体空胴共振器を用いる局所加温装置において、被加温体に対して適切な加温状態となりうる共振周波数における加温状態を表す情報を予め算定して記憶しておく、というものであり、これにより、加温時に、記憶された情報を参照することで、容易により適切な共振周波数を選択することができる、というものである。 In the local heating device using the three-dimensional cavity resonator, the present invention calculates and stores in advance information representing a heating state at a resonance frequency that can be an appropriate heating state for a body to be heated. Thus, it is possible to easily select a more appropriate resonance frequency by referring to the stored information at the time of heating.
以下、本発明である局所加温用加温モード特定装置、及び、これにより実現される方法について、各実施例を参照して説明する。 Hereinafter, the heating mode specifying device for local heating and the method realized thereby will be described with reference to each embodiment.
本発明の第一の実施例を、図１乃至図９を参照して説明する。図１乃至図２は、局所加温装置及び局所加温用加温モード特定装置の構成を示す概略図である。図３乃至図８は、立体共振器１内に生じる電磁界分布等の様子を示す説明図である。図９は、局所加温用加温モード特定装置の動作を示すフローチャートである。 A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIGS. 1 and 2 are schematic views showing the configuration of the local heating device and the local heating warming mode specifying device. 3 to 8 are explanatory views showing the state of electromagnetic field distribution and the like generated in the three-dimensional resonator 1. FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the heating mode specifying device for local heating.
（構成）
本発明である局所加温用加温モード特定装置は、主に局所加温装置に組み込まれて使用されるものであるため、本実施例では、局所加温装置と共に説明する。但し、局所加温用加温モード特定装置は必ずしも局所加温装置に組み込まれて設置されることに限定されず、単独で設置され、局所加温用加温モードを特定するために作動してもよい。
(Constitution)
Since the local warming mode specifying device according to the present invention is mainly used by being incorporated in the local warming device, this embodiment will be described together with the local warming device. However, the warming mode specifying device for local warming is not necessarily limited to being installed in the local warming device, but is installed alone and operates to identify the warming mode for local warming. Also good.
まず、局所加温装置は、図１（ａ）に示すように、導体で構成され両端が閉塞された筒状の空胴共振器１と、この空胴共振器１内に高周波電力を供給する高周波電力供給手段である安定化電源２及びＲＦアンプ３と、この供給する高周波電力の周波数及び出力レベルを制御する主制御部であるコントロール部４と、を備えている。また、上記装置全体の動作を制御するコンピュータ５も備えている。そして、このコンピュータ５にて、本発明である局所加温用加温モード特定装置が構成され、これによって局所加温用加温モード特定方法が実現される。 First, as shown in FIG. 1A, the local heating device supplies a cylindrical cavity resonator 1 made of a conductor and closed at both ends, and high-frequency power to the cavity resonator 1. A stabilized power supply 2 and an RF amplifier 3 which are high-frequency power supply means, and a control unit 4 which is a main control unit for controlling the frequency and output level of the supplied high-frequency power are provided. A computer 5 for controlling the operation of the entire apparatus is also provided. And this computer 5 comprises the heating mode specification apparatus for local heating which is this invention, and the warming mode specification method for local heating is implement | achieved by this.
以下、まず、局所加温装置の各構成について簡単に説明し、その後に局所加温用加温モード特定装置の構成について、また、その動作について説明する。 Hereinafter, first, each configuration of the local warming device will be briefly described, and then the configuration of the local warming mode specifying device and its operation will be described.
（加温装置）
まず、上述したように、局所加温装置を構成する空胴共振器１は、図１（ｂ）の断面図に示すように、その外形は円筒形状であり、その両端部が閉塞されている。すなわち、内部が空胴の円柱形状となっている。そして、その両端面の内側には、空胴内に突出する内部突出部１１，１２がそれぞれ対向して備えられている。この内部突出部１１，１２は、本実施例では、内円筒形状である。従って、これら内部突出部１１，１２の突出端面１１ａ，１２ａは円形状になっている。そして、この空胴共振器１は導体で形成されており、内部突出部１１，１２も導体で形成されている。なお、この内部突出部１１，１２は、マイクロ波の分野ではリエントラントと呼ばれるものであり、図１（ｂ）に示す空胴共振器は、この分野における通常の知識を有する者において、リエントラント型空胴共振器と呼ばれているものである。
(Heating device)
First, as described above, as shown in the sectional view of FIG. 1B, the cavity resonator 1 constituting the local heating device has a cylindrical outer shape and is closed at both ends. . That is, the inside has a hollow cylindrical shape. And the inner protrusion parts 11 and 12 which protrude in a cavity are provided in the inner side of the both end surfaces, respectively. The internal protrusions 11 and 12 have an inner cylindrical shape in this embodiment. Therefore, the projecting end surfaces 11a and 12a of the inner projecting portions 11 and 12 are circular. And this cavity resonator 1 is formed with the conductor, and the internal protrusion parts 11 and 12 are also formed with the conductor. The internal protrusions 11 and 12 are called reentrants in the microwave field, and the cavity resonator shown in FIG. 1B is a reentrant type cavity for those who have ordinary knowledge in this field. This is called a body resonator.
また、空胴共振器１の一端面（図１（ｂ）では上側に位置する端面）には、ループアンテナ１３が備えられており、上述した安定化電源２、ＲＦアンプ３から高周波電力が供給されるようになっている。このループアンテナ１３を介して、空胴共振器１内部に電磁波が供給されることとなる。 A loop antenna 13 is provided on one end face of the cavity resonator 1 (the end face located on the upper side in FIG. 1B), and high-frequency power is supplied from the above-described stabilized power source 2 and RF amplifier 3. It has come to be. An electromagnetic wave is supplied into the cavity resonator 1 through the loop antenna 13.
また、空胴共振器１の側壁面には、外部に通ずる２つの穴が形成されており、かかる穴を通じて外部から被加温体である人体Ａが、空胴共振器１内に配置される。そして、人体Ａの加温対象となる箇所（符号ａ）が予めわかっている場合には、その加温対象部ａが内部突出部１１，１２の間に位置するように配置する（図１（ｂ）参照）。 Further, two holes communicating with the outside are formed in the side wall surface of the cavity resonator 1, and the human body A that is a body to be heated is disposed in the cavity resonator 1 from the outside through the holes. . And when the location (code | symbol a) used as the heating object of the human body A is known beforehand, it arrange | positions so that the heating object part a may be located between the internal protrusion parts 11 and 12 (FIG. 1 ( b)).
ここで、空胴共振器１は、円筒形状に限定されるものではない。軸方向に垂直な断面が方形又はその他の形状の筒状体であってもよい。また、内部突出部１１，１２の形状も同様に、円筒（円柱）形状に限定されるものではない。さらには、内部突出部１１，１２は、空胴共振器１の両端面（上底面、下底面）それぞれに備えられていることに限定されない。いずれか一方の端面にのみ形成されていてもよい。かかる場合には、一の内部突出部と他方の端面との間に被加温体Ａの加温対象部ａが位置するよう配置するとよい。 Here, the cavity resonator 1 is not limited to a cylindrical shape. The cross section perpendicular to the axial direction may be a rectangular or other cylindrical body. Similarly, the shape of the internal protrusions 11 and 12 is not limited to a cylindrical (column) shape. Furthermore, the internal protrusions 11 and 12 are not limited to being provided on both end faces (upper bottom face and lower bottom face) of the cavity resonator 1. You may form only in any one end surface. In such a case, it is preferable to arrange so that the heating target part a of the heated body A is positioned between one internal protrusion and the other end face.
そして、コントロール部４は、周波数可変発振器（図示せず）とインピーダンス整合器（図示せず）とから成る。これら各機器は、空胴共振器１内に供給される高周波電力の周波数の調整及びインピーダンスの制御を行うよう作動する。これは、空胴共振器内の共振周波数は、内部に挿入される物体の状態により変化するため、空胴共振器内に有効に電力を供給するためには空胴共振器１内の共振周波数と励振周波数を一致させる必要があり、また、アンプと空胴共振器のそれぞれの入力インピーダンスは異なるので、高周波電力を空胴共振器内で有効に消費できるためには整合をとる必要があるからである。また、コントロール部４の出力では、電力が小さく、挿入物体を十分に加温できないので、ＲＦアンプで加温可能な電力に増幅する。 The control unit 4 includes a frequency variable oscillator (not shown) and an impedance matching device (not shown). Each of these devices operates so as to adjust the frequency and control the impedance of the high-frequency power supplied into the cavity resonator 1. This is because the resonance frequency in the cavity resonator changes depending on the state of the object inserted therein, and therefore, in order to supply power effectively to the cavity resonator, the resonance frequency in the cavity resonator 1. Since the input impedances of the amplifier and the cavity resonator are different, it is necessary to match the high frequency power in order to be able to be effectively consumed in the cavity resonator. It is. Further, the output of the control unit 4 is small in electric power, and the inserted object cannot be sufficiently heated.
また、本実施例におけるコントロール部４には、内部にＥＥＰＲＯＭなどのメモリからなる記憶部（図示せず）を備えており、後述するように、局所加温用加温モード特定装置にて算定された加温パターン情報そのもの、あるいは、これに対応する共振周波数が記憶されており、かかる共振周波数を選択する操作部も備えられていて、記憶されている共振周波数の内の一の周波数が選択可能である（共振周波数選択機能）。そして、共振周波数が選択されることで、かかる周波数の高周波電力を空胴共振器１に供給するよう、上記周波数可変発振器にて、安定化電源２、及び、ＲＦアンプ３からの出力を制御する。 In addition, the control unit 4 in this embodiment includes a storage unit (not shown) made of a memory such as an EEPROM, and is calculated by a local heating mode specifying device as will be described later. The heating pattern information itself or the corresponding resonance frequency is stored, and an operation unit for selecting the resonance frequency is also provided, and one of the stored resonance frequencies can be selected. (Resonance frequency selection function). Then, when the resonant frequency is selected, the output from the stabilized power source 2 and the RF amplifier 3 is controlled by the frequency variable oscillator so as to supply the high frequency power of the frequency to the cavity resonator 1. .
また、コンピュータ５は、コントロール部４で行う周波数の走査及びインピーダンスの整合等、装置全体の制御を行う機能を有している。さらに、コントロール部４に記憶された共振周波数や加温パターン情報を、コントロール部４からの指令に応じてディスプレイに表示する機能を有する。例えば、被加温体Ａを空胴共振器１内に配置して、加温準備が整い、コントロール部４にて高周波電力を供給できる状態になると、共振周波数やそのときの電磁界分布情報がディスプレイに表示される。そして、オペレータはかかる共振周波数と電磁界分布を見て、被加温体Ａの加温対象部ａに最も適した局所加温を実現できる共振周波数を選択することができ、コントロール部４に備えられた操作部を操作して、かかる共振周波数の高周波電力を供給することができる。 The computer 5 also has a function of controlling the entire apparatus such as frequency scanning and impedance matching performed by the control unit 4. Furthermore, a function of the resonance frequency and heating pattern information stored in the control unit 4 displays the di scan play in response to a command from the control unit 4. For example, when the object to be heated A is arranged in the cavity resonator 1 and heating preparation is completed and the control unit 4 can supply high-frequency power, the resonance frequency and electromagnetic field distribution information at that time are obtained. It appears on the display. Then, the operator can select the resonance frequency that can realize the local heating most suitable for the heating target part a of the heated object A by looking at the resonance frequency and the electromagnetic field distribution. The high-frequency power having such a resonance frequency can be supplied by operating the provided operation unit.
但し、上記局所加温用加温モード特定装置にて算定された情報は、必ずしもコントロール部４に記憶されていることに限定されない。後述するように、局所加温用加温モード特定装置となるコンピュータ５に記憶されていて、当該コンピュータ５から共振周波数を選択する指令を受けると、その共振周波数を立体共振器に供給するよう、コントロール部４にて制御してもよい。 However, the information calculated by the local heating mode specifying device for local heating is not necessarily limited to being stored in the control unit 4. As will be described later, when a command for selecting a resonance frequency is received from the computer 5 that is a warming mode specifying device for local heating and the computer 5 receives a command to select a resonance frequency, the resonance frequency is supplied to the three-dimensional resonator. It may be controlled by the control unit 4.
（加温原理）
ここで、上記構成の加温装置の加温原理を、図３（ａ）の空胴共振器１内の電磁界分布を示す概略図を参照して説明する。ここで、実線矢印（Ｙ１）は電気力線を示し、点線矢印（Ｙ２）は磁力線を示す。
(Heating principle)
Here, the heating principle of the heating apparatus having the above-described configuration will be described with reference to a schematic diagram showing the electromagnetic field distribution in the cavity resonator 1 of FIG. Here, the solid arrow (Y1) represents the electric field lines, dotted line arrow (Y2) shows the magnetic field lines.
この図に示すように、空胴共振器１内の内部突出部１１，１２の端面間には、一種のコンデンサが形成された状態になり、電界が集中的に生じ、また、その電界の周囲には同心円状の磁界が発生している。さらには、空胴共振器壁面には高周波電流が流れている。従って、この点が従来におけるＲＦ容量結合型加温方式（従来例にて説明した図１０（ａ）参照）の電極が形成する電磁界とは異なる。すなわち、内部突出部１１，１２の電界が大きくなり外側に広がると、この電界を取り囲んでいる磁界が小さくなるため、共振器壁面に流れる高周波電流も小さくなる。このため、内部突出部１１，１２の端面間の電流も小さくなり、外側に広がった電界は中央部に押し戻され安定する。このように、空胴共振器では、内部突出部１１，１２の電界が大きくなると高周波電流の作用で、電界が中央部に押し戻されるため、内部の電界は中央部の電界が最も大きく、外側すなわち半径方向に向かって急激に減少する分布となる。そして、かかる電界の作用により、被加温体自身の分 As shown in this figure, a kind of capacitor is formed between the end faces of the internal protrusions 11 and 12 in the cavity resonator 1, and an electric field is generated intensively. Has a concentric magnetic field. Furthermore, high-frequency current flows through the cavity resonator wall surface. Therefore, this point is different from the electromagnetic field formed by the electrode of the conventional RF capacitive coupling heating method (see FIG. 10A described in the conventional example). That is, when the electric field of the internal protrusions 11 and 12 is increased and spreads outward, the magnetic field surrounding the electric field is reduced, so that the high-frequency current flowing through the resonator wall surface is also reduced. For this reason, the electric current between the end surfaces of the internal protrusions 11 and 12 is also reduced, and the electric field spreading outward is pushed back to the center and stabilized. Thus, in the cavity resonator, by the action of the high frequency current when an electric field inside the protrusion 11 and 12 increases, the electric field is pushed back to the central portion, the internal electric field is the largest electric field in the central portion, outer or The distribution decreases rapidly in the radial direction. And by the action of this electric field,
（局所加温用加温モード特定装置及び方法）
次に、本発明である局所加温用加温モード特定装置について説明する。局所加温用加温モード特定装置は、上述したように、局所加温装置に接続されるコンピュータ５にて構成されており、このコンピュータ５は、演算部６（ＣＰＵ）と記憶部７（メモリあるいはハードディスク）を有する一般的なコンピュータで実現可能である。そして、このコンピュータ５内に構築される各処理部及び記憶される情報を、図２を参照して説明する。
(Warming mode specifying device and method for local heating)
Next, the heating mode specifying device for local heating according to the present invention will be described. As described above, the warming mode specifying device for local warming is configured by the computer 5 connected to the local warming device. The computer 5 includes a calculation unit 6 (CPU) and a storage unit 7 (memory). Alternatively, it can be realized by a general computer having a hard disk). Then, each processing unit constructed in the computer 5 and information stored therein will be described with reference to FIG.
この図に示すように、まず、コンピュータ５の記憶部であるメモリ７には、上述した立体共振器内の複数の共振周波数にかかる情報を記憶した共振周波数記憶部７１と、立体共振器にかかる形状構造等の物理的及び電気的特性を記憶した共振器情報記憶部７２と、被加温体Ａの画像情報や誘電率等の電気的特性を記憶した被加温体情報記憶部７３と、が形成されており、予め上記各情報が記憶されている。 As shown in this figure, first, in the memory 7 that is a storage unit of the computer 5, a resonance frequency storage unit 71 that stores information on a plurality of resonance frequencies in the above-described three-dimensional resonator and a three-dimensional resonator are applied. A resonator information storage unit 72 that stores physical and electrical characteristics such as a shape structure; a heated body information storage unit 73 that stores electrical characteristics such as image information and dielectric constant of the heated body A; Is formed, and each of the above information is stored in advance.
ここで、上記共振周波数記憶部７１に記憶されている情報は、予め算定された立体共振器内において電磁波が共振する周波数の情報である。なお、この記憶されている立体共振器内の複数の共振周波数は、被加温体を当該立体共振器内に配置して算定されたものであってもよい。例えば、被加温体をモデル化して、これが立体共振器内に配置された状態で算定された共振周波数でもよい。また、被加温体の画像情報とは、例えば、ＣＴスキャン装置にて事前に取得された被加温体Ａ内部の状況を現す画像情報である。また、その他の各情報は、後述するように、立体共振器内において生じる電磁界分布、及び、これによる温度分布を解析して算定するために用いる情報である。 Here, the information stored in the resonance frequency storage unit 71 is information on the frequency at which the electromagnetic wave resonates in the three-dimensional resonator calculated in advance. Note that the plurality of resonance frequencies stored in the three-dimensional resonator may be calculated by arranging a heated body in the three-dimensional resonator . For example, the resonance frequency calculated in a state where the body to be heated is modeled and disposed in the three-dimensional resonator may be used. Further, the image information of the heating body, for example, an image information representing the status of the internal target heating body A obtained in advance by CT scan apparatus. The other information is information used for analyzing and calculating the electromagnetic field distribution generated in the three-dimensional resonator and the temperature distribution caused thereby, as will be described later.
さらに、メモリ７には、後述するように、ＣＰＵ６にて算出された各種情報が記憶される記憶領域７４，７５が形成されている。 Furthermore, as will be described later, storage areas 74 and 75 in which various information calculated by the CPU 6 are stored are formed in the memory 7.
また、ＣＰＵ６には、以下の処理を実現する処理部が構築されている。なお、各処理部は、各処理を実現するための指令が記述されたプログラムが演算部であるＣＰＵに組み込まれることにより実現される。 Further, the CPU 6 has a processing unit for realizing the following processing. Each processing unit is realized by incorporating a program in which a command for realizing each processing is described in a CPU that is a calculation unit.
すなわち、ＣＰＵ６である演算部には、上記共振周波数記憶部７１及び共振器情報記憶部７２に記憶された情報に基づいて、複数の各共振周波数に対応した複数の電磁界分布情報を算定する電磁界分布算定部６１と、これによって得られる複数の電磁界分布情報から上記被加温体情報記憶部７３に記憶された情報に基づいて当該被加温体の加温領域に適用可能な電磁界分布を選定しこれに対応した共振周波数を予測する電磁界分布選定部６２と、算定された立体共振器内の電磁界分布情報から電気力線の集中した領域を熱発生領域として抽出すると共に（熱発生領域抽出機能）この抽出された熱発生領域をパターン化して各共振周波数に対応した複数の加温パターン情報を作成する加温パターン情報作成部６３と、上記作成された加温パターン情報を被加温体における局所加温用の加温パターン情報として記憶する加温モード記憶処理部６４と、が構築されている。以下、各処理部について詳述する。 That is, the CPU 6 calculates the electromagnetic field distribution information corresponding to each of the plurality of resonance frequencies based on the information stored in the resonance frequency storage unit 71 and the resonator information storage unit 72. An electromagnetic field applicable to the heating region of the heated body based on information stored in the heated body information storage unit 73 from the field distribution calculating unit 61 and a plurality of electromagnetic field distribution information obtained thereby. An electromagnetic field distribution selection unit 62 that selects a distribution and predicts a resonance frequency corresponding thereto, and extracts a region where electric lines of force are concentrated as a heat generation region from the calculated electromagnetic field distribution information in the three-dimensional resonator ( a heat generation region extraction function) warming pattern information creation unit 63 that creates a plurality of heating pattern information corresponding to each resonance frequency by patterning the extracted heat generation region, the created heated putter Information and heating mode storage unit 64 for storing a heating pattern information for the local heating of the heating body, is constructed. Hereinafter, each processing unit will be described in detail.
電磁界分布算定部６１は、上述したように、内部突出部１１，１２を有する立体共振器（リエントラント型空胴共振器）の形状等の情報に基づいて、予め定められた各共振周波数を供給したときの電磁界分布を、以下の数（１）〜（３）式の波動方程式を３次元有限要素法を用いて求める。そして、算定した電磁界分布情報を、各共振周波数情報に関連付けて、メモリ７内の電磁界分布記憶部７４に記憶しておく。 As described above, the electromagnetic field distribution calculation unit 61 supplies each predetermined resonance frequency based on information such as the shape of the three-dimensional resonator (reentrant cavity resonator) having the internal protrusions 11 and 12. The electromagnetic field distribution is calculated using the following equation (1) to (3) using the three-dimensional finite element method. Then, the calculated electromagnetic field distribution information is stored in the electromagnetic field distribution storage unit 74 in the memory 7 in association with each resonance frequency information .
また、電磁界分布選定部６２は、予めＣＴ画像などから判別される被加温体の形状や、その内部構造の位置・形状、さらには、予め定められている立体共振器内に配置される位置等を考慮して、当該被加温体を効果的に加温することが可能と判断される電磁界分布を、電磁界分布記憶部７４内に記憶されている分布から選定する。このとき、選定の判断基準は、予め電磁界分布選定処理を実現するプログラムに組み込まれている。例えば、立体共振器の内部突出部間に、当該内部突出部から離間した位置に電気力線の集中した箇所が存在する電磁界分布や、あるいは、被加温体の形状内に収まる大きさの電気力線の集中箇所が発生する電磁界分布などが選定される。そして、これにより、被加温体に応じて利用可能な電磁界分布を発生させる共振周波数を選定することができる。なお、その選定された電磁界分布及び共振周波数を特定する情報はＣＰＵ内に一時保持される。 In addition, the electromagnetic field distribution selection unit 62 is arranged in the shape of the heated body determined in advance from the CT image, the position / shape of the internal structure, and a predetermined three-dimensional resonator. In consideration of the position and the like, an electromagnetic field distribution that is determined to be capable of effectively heating the object to be heated is selected from the distribution stored in the electromagnetic field distribution storage unit 74. At this time, the selection criterion is incorporated in advance in a program for realizing the electromagnetic field distribution selection process. For example, between the internal protrusions of the three-dimensional resonator, the electromagnetic field distribution in which the portions of the lines of electric force are concentrated at positions separated from the internal protrusions, or the size within the shape of the body to be heated. The electromagnetic field distribution in which the concentrated points of electric field lines are generated is selected. Thus, it is possible to select a resonance frequency that generates an electromagnetic field distribution that can be used in accordance with the object to be heated. Information for specifying the selected electromagnetic field distribution and resonance frequency is temporarily stored in the CPU.
このとき、電磁界分布を選定する前に、被加温体情報記憶部７３に記憶された情報に基づいて被加温体の加温領域のパターンを算定してもよい。すなわち、加温領域算定部（図示せず）をＣＰＵ６が備えていてもよい。この加温領域算定部は、上述したように、被加温体の大きさを認識して、かかる領域全てを加温領域として算定してもよく、また、ＣＴ画像等から予め定められた判断基準により人体内部の加温対象部となる組織などを認識して、その形状や大きさ、位置などを算定する。そして、かかる算定結果に基づいて、これに適用可能な電磁界分布を選定してもよい。 At this time, before selecting the electromagnetic field distribution, the pattern of the warming region of the warmed body may be calculated based on the information stored in the warmed body information storage unit 73. That is, the CPU 6 may include a heating area calculation unit (not shown). As described above, the heating area calculation unit may recognize the size of the body to be heated and calculate all the areas as the heating area, or may make a predetermined determination from a CT image or the like. By recognizing the tissue to be heated inside the human body based on the standard, the shape, size, position, etc. are calculated. And based on this calculation result, you may select the electromagnetic field distribution applicable to this.
ここで、立体共振器内に生じる電磁界分布の一例を、図３（ｂ）に示す。但し、この図における電磁界分布は、上述した立体共振器に内部突出部１１，１２が形成されていない円筒空胴共振器における電磁界分布の一例である。そして、図３（ｂ）（１）はＴＥ１１１波形、（２）はＴＥ０１１波形、（３）はＴＭ０１１波形、（４）はＴＭ１１１波形である。このような波形に近似する電磁界分布が、図３（ａ）に示す内部突出部１１，１２が形成された空胴共振器においても生じることとなる。なお、図３（ｂ）（１）〜（４）においては、それぞれ中央に示した図は、円筒形状である円筒空胴共振器の軸が横方向に向くよう配置してその中央で断面したときの図である。そして、そのときの軸方向の中心付近の断面図を左側に示し、右側端面付近の断面図を右側に示す。 Here, an example of the electromagnetic field distribution generated in the three-dimensional resonator is shown in FIG. However, the electromagnetic field distribution in this figure is an example of the electromagnetic field distribution in the cylindrical cavity resonator in which the internal protrusions 11 and 12 are not formed in the above-described three-dimensional resonator. 3 (b) and (1) are TE 111 waveforms, (2) is a TE 011 waveform, (3) is a TM 011 waveform, and (4) is a TM 111 waveform. An electromagnetic field distribution that approximates such a waveform also occurs in the cavity resonator in which the internal protrusions 11 and 12 are formed as shown in FIG. 3 (b) (1) to (4), the drawings shown in the center are arranged so that the axis of the cylindrical cavity resonator having a cylindrical shape is oriented in the lateral direction, and a cross section is provided at the center. is a door Kino view. A cross-sectional view near the center in the axial direction at that time is shown on the left side, and a cross-sectional view near the right end surface is shown on the right side.
次に、上述した加温パターン情報作成部６３について説明する。加温パターン情報作成部６３は、算定された立体共振器内の電磁界分布情報から電気力線の集中した領域を熱発生領域として抽出する熱発生領域抽出機能と、この抽出された熱発生領域をパターン化して各共振周波数に対応した複数の加温パターン情報を作成する加温パターン作成機能と、を有している。そして、上記機能は、例えば、電磁界分布の計算結果から加温熱エネルギー分布を数（４）式を用いて求め、また、立体共振器内に配置される被加温体Ａである人体が存在する場合には、数（５），（６）の生体熱伝導方程式を三次元有限要素法を用いて求めることができる。 Next, the heating pattern information creation unit 63 described above will be described. The heating pattern information creation unit 63 extracts a heat generation region extraction function that extracts a region where electric lines of force are concentrated as a heat generation region from the calculated electromagnetic field distribution information in the three-dimensional resonator, and the extracted heat generation region. And a heating pattern creation function for creating a plurality of heating pattern information corresponding to each resonance frequency. The above function is obtained by, for example, calculating the heating heat energy distribution from the calculation result of the electromagnetic field distribution using the equation (4), and there is a human body that is the heated body A arranged in the three-dimensional resonator. In this case, the equations (5) and (6) can be obtained using the three-dimensional finite element method.
ここで、Ｗｈ：電磁波による加温熱エネルギー、Ｗｃ：血流による冷却熱量、ρ：体積密度、ｃ：比熱、κ：熱伝導率、Ｆ：組織内の血流量、Ｍ：代謝熱、Ｍｏ：基礎代謝熱、Ｔｂ：血液温度、である。 Here, Wh: Heating heat energy by electromagnetic waves, Wc: Cooling heat quantity by blood flow, ρ: Volume density, c: Specific heat, κ: Thermal conductivity, F: Blood flow volume in tissue, M: Metabolic heat, Mo: Basic Metabolic fever, Tb: blood temperature.
そして、まず、内部突出部１１，１２が形成されてない円筒空胴共振器の電磁界分布に基づいて当該空胴共振器内における電界強度分布を解析により求めたものを図４に示す。図４（ａ）はＴＭ０１０モード、図４（ｂ）はＴＭ０１１モード、図４（ｃ）はＴＥ１１１モードのものを示しており、これらの図においては、網掛け濃度が濃くなるにつれてその電界強度が高くなっていることを示している。このように、各モードにおいて、空胴共振器内の電界分布は、その箇所に応じて異なる。従って、内部突出部１１，１２が形成された空胴共振器１内部にもこれらに近似した電磁界分布が生じれば、かかる分布に加温対象部ａを対応させて空胴共振器内部に被加温体Ａを適切に配置することで、加温対象部ａを局所的に効率よく加温することが可能となることがわかる。逆に、それ以外の箇所が不必要に加温されることを抑制することができる。 First, FIG. 4 shows an electric field strength distribution obtained by analysis based on the electromagnetic field distribution of a cylindrical cavity resonator in which the internal protrusions 11 and 12 are not formed. 4 (a) shows the TM 010 mode, FIG. 4 (b) shows the TM 011 mode, and FIG. 4 (c) shows the TE 111 mode. It shows that the electric field strength is high. Thus, in each mode, the electric field distribution in the cavity resonator differs depending on the location. Therefore, if electromagnetic field distributions similar to these occur in the cavity resonator 1 in which the internal protrusions 11 and 12 are formed, the heating target portion a is made to correspond to such distribution in the cavity resonator. It can be seen that by appropriately arranging the body A to be heated, it is possible to efficiently heat the target portion a to be heated locally. On the other hand, it is possible to suppress other portions from being unnecessarily heated.
また、上述した式を用いて内部突出部１１，１２を備えた空胴共振器１内に被加温体Ａを配置した場合の当該空胴共振器１内の電磁界分布を求めて、その温度分布を算出したものを図５乃至図８に示す。これらの図においては、内部突出部１１，１２間に円柱形状の被加温体Ａを配置したときの様子をシミュレーションしたものであり、円柱形状である被加温体Ａの軸を、内部突出部１１，１２の軸方向と同じ方向に向けて配置している。すなわち、内部突出部１１，１２の端面と、円柱形状である被加温体Ａの端面とが対面するよう配置されている。また、各図の右側（各（ｂ）図）に、左図（各（ａ）図）における被加温体Ａを軸方向の中央で断面したときの温度分布を表す。 Further, the electromagnetic field distribution in the cavity resonator 1 when the heated body A is arranged in the cavity resonator 1 having the internal protrusions 11 and 12 using the above-described formula, The calculated temperature distribution is shown in FIGS. In these drawings, a state in which a columnar heated body A is arranged between the internal protrusions 11 and 12 is simulated, and the axis of the columnar heated body A is shown as an internal protrusion. The portions 11 and 12 are arranged in the same direction as the axial direction. That is, it arrange | positions so that the end surface of the internal protrusion parts 11 and 12 and the end surface of the to-be-heated body A which is a column shape may face. In addition, the right side of each figure (each (b) figure) shows the temperature distribution when the heated body A in the left figure (each (a) figure) is sectioned at the center in the axial direction.
そして、図５は共振周波数が１５１．３ＭＨｚであり、図６は３８９．０ＭＨｚ、図７は４７３．５ＭＨｚ、図８は７５８．０ＭＨｚのときのものである。そして、この図においては、濃度が濃く表されている箇所ほど温度が高くなっており、その最高温度は４３℃である。これらの図に示すように、内部突出部１１，１２間に加温箇所、すなわち、電気力線の密状態部分が集中する箇所が点在する電磁界分布（温度分布）になる共振周波数が存在する。例えば、図５，６においては被加温体の中央に高温部（４２〜４３℃）が生じ、また、図７，８では円筒形状である被加温体の中央から左右上下にずれた箇所に高温部が生じる。従って、被加温体Ａの癌組織が存在する加温対象部ａの位置に応じて、当該位置に４２〜４３℃に加温されうる高温部が位置するような共振周波数を予めコントロール部４に記憶し、これを操作者が選択する、あるいは、コンピュータプログラムにて自動的に選択されることで、空胴共振器内の被加温体の位置、あるいは、被加温体の加温箇所に局所的に電気力線の密状態部分を集中させることができ、より効率よく被加温体を加温することができる。また、このとき、内部突出部１１，１２から被加温体Ａを離間させて配置しても、電磁界の作用により有効に内部のみを加温することができるので、その表面に冷却材などを配置する必要が無く、装置構成の簡略化を図ることができる。このとき、特に、被加温体が人体である場合には、接触物がないため、治療時の患者の心理的な不安を抑制することもできる。 5 shows a resonance frequency of 151.3 MHz, FIG. 6 shows a case where 389.0 MHz, FIG. 7 shows a case where 473.5 MHz, and FIG. 8 shows a case where 758.0 MHz. And in this figure, the temperature is higher as the density is higher, and the maximum temperature is 43 ° C. As shown in these drawings, there is a resonance frequency that becomes an electromagnetic field distribution (temperature distribution) in which warming places, that is, places where dense portions of electric lines of force concentrate, are scattered between the internal protrusions 11 and 12. To do. For example, in FIGS. 5 and 6, a high-temperature portion (42 to 43 ° C.) is generated at the center of the heated body, and in FIGS. A hot part is formed in Therefore, according to the position of the heating target part a where the cancer tissue of the body A to be heated exists, a resonance frequency is set in advance so that a high temperature part that can be heated to 42 to 43 ° C. is located at the position. The position of the heated body in the cavity resonator or the heated location of the heated body is selected by the operator or automatically selected by a computer program. The dense portion of the electric field lines can be concentrated locally, and the heated body can be heated more efficiently. Further, at this time, even if the heated body A is arranged away from the internal protrusions 11 and 12, only the inside can be effectively heated by the action of the electromagnetic field, so that a coolant or the like is formed on the surface thereof. Therefore, it is possible to simplify the apparatus configuration. At this time, in particular, when the body to be heated is a human body, since there is no contact object, the psychological anxiety of the patient at the time of treatment can be suppressed.
そして、上記加温パターン情報作成部６３は、上記温度分布を参照して電磁界分布情報から電気力線の集中した領域、すなわち、温度が高い箇所の位置情報を熱発生領域として抽出して、この抽出された熱発生領域の位置情報をパターン化して各共振周波数に対応した複数の加温パターン情報を作成する。なお、図５乃至図８に示すように算定された温度分布図を、各共振周波数における加温パターン情報として作成してもよい。 And the said heating pattern information creation part 63 extracts the area | region where the electric force line concentrated from the electromagnetic field distribution information with reference to the said temperature distribution, ie, the positional information on the location where temperature is high, as a heat generation area, The extracted position information of the heat generation region is patterned to create a plurality of heating pattern information corresponding to each resonance frequency. In addition, you may produce the temperature distribution map calculated as shown in FIG. 5 thru | or FIG. 8 as heating pattern information in each resonance frequency.
その後、この算出した加温パターン情報を、加温モード記憶処理部６４にて、被加温体における局所加温用の加温パターン情報として、メモリ７内の加温パターン情報記憶部７５に記憶する。そして、この加温パターン情報は、後にオペレータからの指令に応じてコンピュータのディスプレイに表示されるようになっている。 Thereafter, the calculated heating pattern information is stored in the heating pattern information storage unit 75 in the memory 7 as the heating pattern information for local heating in the body to be heated by the heating mode storage processing unit 64. To do. The heating pattern information is later displayed on the computer display in response to a command from the operator.
（動作）
次に、本実施例において、被加温体に好適な局所加温用加温モードを特定する際の動作、及び、それを用いて被加温体を加温する間での動作を、図９のフローチャートを参照して説明する。
(Operation)
Next, in the present embodiment, the operation for specifying the local heating mode suitable for the body to be heated, and the operation during heating the body to be heated using the operation mode are shown in FIG. This will be described with reference to the flowchart of FIG.
まず、メモリ７の共振周波数記憶部７１，共振器情報記憶部７２から、それぞれ共振周波数、共振器情報を読み出して（ステップＳ１）、これに基づいて各共振周波数における電磁界分布を算定する（ステップＳ２：電磁界分布算定工程）。このとき、共振周波数記憶部７１から読み出される共振周波数は、予め被加温体が内部に配置された状態で測定された立体共振器内の複数の共振周波数であってもよい。そして、算定した電磁界分布を、そのときの共振周波数に関連付けて電磁界分布記憶部７４に記憶する。 First, the resonance frequency and the resonator information are read from the resonance frequency storage unit 71 and the resonator information storage unit 72 of the memory 7 (step S1), and the electromagnetic field distribution at each resonance frequency is calculated based on this (step S1). S2 : Electromagnetic field distribution calculation step ). At this time, the resonance frequency read from the resonance frequency storage unit 71 may be a plurality of resonance frequencies in the three-dimensional resonator measured in advance in a state where the body to be heated is arranged inside. Then, the calculated electromagnetic field distribution is stored in the electromagnetic field distribution storage unit 74 in association with the resonance frequency at that time.
続いて、被加温体情報記憶部７３から被加温体の画像情報などを読み出して、その形状等の加温領域情報に基づいて適用可能な電磁界分布及びその共振周波数を、上記算定した電磁界分布の中から選定する（ステップＳ３：電磁界分布選定工程）。例えば、被加温体の大きさと、電気力線の集中している箇所の大きさを比較して、許容する範囲内で一致している電磁界分布を選定する。このとき、選定される電磁界分布は１つでもよく、複数あってもよい。なお、ここで、電磁界分布を選定する前に、被加温体情報記憶部７３に記憶された情報であるＣＴ画像等に基づいて被加温体の加温領域のパターンを算定し（加温領域算定工程）、これに基づいて電磁界分布の選定処理を行ってもよい。 Subsequently, the image information and the like of the heated body is read from the heated body information storage unit 73, and the applicable electromagnetic field distribution and the resonance frequency thereof are calculated based on the heated region information such as the shape. Selection is made from the electromagnetic field distribution (step S3 : electromagnetic field distribution selection step ). For example, the size of the body to be heated is compared with the size of the portion where the lines of electric force are concentrated, and the electromagnetic field distribution that matches within the allowable range is selected. At this time, the electromagnetic field distribution selected may be one or plural. Here, before selecting the electromagnetic field distribution, the pattern of the heating region of the heated body is calculated based on the CT image or the like stored in the heated body information storage unit 73 (heating). Temperature region calculation step) , and electromagnetic field distribution selection processing may be performed based on this.
続いて、選定された電磁界分布について、電気力線の集中した領域を熱発生領域として抽出し（熱発生領域抽出工程）、これらの発熱温度を算定する。そして、その温度分布図などの加温パターン情報として作成し（ステップＳ４：加温パターン情報作成工程）、当該加温パターン情報をメモリ７の加温パターン情報記憶部７５に記憶する（ステップＳ５：加温モード記憶工程）。 Subsequently, for the selected electromagnetic field distribution, a region where electric lines of force are concentrated is extracted as a heat generation region (heat generation region extraction step) , and the heat generation temperature is calculated. And it produces as heating pattern information, such as the temperature distribution figure (Step S4 : heating pattern information creation process ), and memorizes the warming pattern information in warming pattern information storage part 75 of memory 7 (Step S5 : Warming mode storage step ).
その後、実際に被加温体Ａを立体共振器１内に配置し、加温する際に、上記加温パターンをコンピュータ５の表示部に表示させる。そして、このうちから、オペレータが被加温体Ａの加温対象部ａに適した加温パターンを有する電磁界分布を生じさせる加温パターン情報を選び、これに対応する共振周波数に設定して、加温処理を行う。このときの設定は、例えば、コントロール部４を介して設定することができたり、コンピュータ５に入力することによりコントロール部４に制御指令を出力することができる。なお、上記加温パターンすなわち使用する共振周波数の設定は、コンピュータ５にて共振情報と被加温体情報に基づいて、自動的に行われてもよい。 Thereafter, the warmed object A is actually placed in the three-dimensional resonator 1 and the warming pattern is displayed on the display unit of the computer 5 when warming. Of these, the operator selects heating pattern information that generates an electromagnetic field distribution having a heating pattern suitable for the heating target part a of the body A to be heated, and sets the resonance frequency corresponding thereto. Then, heat treatment is performed. The setting at this time can be set, for example, via the control unit 4, or a control command can be output to the control unit 4 by being input to the computer 5. Note that the setting of the heating pattern, that is, the resonance frequency to be used may be automatically performed by the computer 5 based on the resonance information and the heated object information.
本発明である局所加温用加温モード特定装置及び方法は、これにより算定され記憶された被加温体の加温領域に対応して適切に加温可能な共振周波数及びその加温パターン情報は、局所加温装置にかかる共振周波数を選択可能なように組み込むことで、容易に加温することができる局所加温装置に活用することができるため、産業上利用可能である。 A is topical warming warming mode determination device and method The present invention thereby be calculated to correspond to the heating region of the stored target heating object can properly warmed resonant frequency and warming pattern The information can be utilized industrially because it can be utilized in a local heating device that can be easily heated by incorporating the resonance frequency applied to the local heating device so that it can be selected.
１ 立体共振器
２ 安定化電源
３ ＲＦアンプ
４ コントロール部
５ 局所加温用加温モード特定装置
１１，１２ 内部突出部
６１ 電磁界分布算定部
６２ 電磁界分布選定部
６３ 加温パターン情報作成部
６４ 加温モード記憶処理部
７１ 共振周波数記憶部
７２ 共振器情報記憶部
７３ 被加温体情報記憶部
Ａ 被加温体
ａ 加温対象部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Three-dimensional resonator 2 Stabilization power supply 3 RF amplifier 4 Control part 5 Heating mode specific apparatus 11 and 12 for local heating Internal protrusion 61 Electromagnetic field distribution calculation part 62 Electromagnetic field distribution selection part 63 Heating pattern information creation part 64 Warming mode storage processing unit 71 Resonance frequency storage unit 72 Resonator information storage unit 73 Warm-up body information storage unit A Warm-up body a Warming target unit
Claims (4)
前記被加温体を局部加温するための立体共振器内で得られる複数の共振周波数にかかる情報と前記立体共振器の大きさ等の物理的な情報とに基づいて、予め設けた演算部の電磁界分布算定部が当該複数の各共振周波数に対応した複数の電磁界分布情報を算定する電磁界分布算定工程と、
これによって得られる複数の電磁界分布情報から前記被加温体のＣＴ画像等により得られる画像情報に基づいて、予め設けた演算部の電磁界分布選定部が当該被加温体の加温領域に適用可能な電磁界分布を選定しこれに対応した共振周波数を選定する電磁界分布選定工程と、
この選定された加温領域に適用可能な電磁界分布から電気力線の集中した領域を熱発生領域として、予め設けた演算部の熱発生領域抽出機能が抽出する熱発生領域抽出工程と、
予め設けた演算部の加温パターン情報作成部がこの抽出された熱発生領域をパターン化すると共に各熱発生領域の発熱温度を前記電気力線の集中度と被加温体の備えている誘電率等の電気的特性に基づいて算定し当該共振周波数に対応した加温パターン情報を作成する加温パターン情報作成工程とを有し、
この加温パターン情報作成工程で作成された加温パターン情報を前記被加温体に対する局所加温用の加温パターン情報として、予め設けた演算部の加温モード記憶処理部が所定の記憶手段に記憶する加温モード記憶工程を備えたことを特徴とした局所加温用加温モード特定方法。 Predetermined based on image information of the heated section of the human body or other body to be heated and information such as the cross-sectional shape of the three-dimensional resonator for local heating that heats the heated section to a predetermined temperature For local heating to calculate or compare and select the resonance frequency of the high-frequency power applied to the three-dimensional resonator and the electromagnetic field distribution in the three-dimensional resonator corresponding to the calculation, and specify this as a heating mode. In the heating mode identification method,
A calculation unit provided in advance based on information on a plurality of resonance frequencies obtained in a three-dimensional resonator for locally heating the object to be heated and physical information such as the size of the three-dimensional resonator an electromagnetic field distribution calculation step of electromagnetic field distribution calculation unit calculates a plurality of electromagnetic field distribution information corresponding to the plurality of the resonant frequency of,
Based on the image information obtained from the plurality of electromagnetic field distribution information obtained from the CT image or the like of the heated object, the electromagnetic field distribution selection unit of the arithmetic unit provided in advance is the heating area of the heated object. An electromagnetic field distribution selection process for selecting an applicable electromagnetic field distribution and selecting a corresponding resonance frequency;
A heat generation region extraction step in which a heat generation region extraction function of a calculation unit provided in advance extracts a region where electric lines of force are concentrated as a heat generation region from an electromagnetic field distribution applicable to the selected heating region,
A heating pattern information creation unit of a calculation unit provided in advance patterns the extracted heat generation area, and the heat generation temperature of each heat generation area indicates the concentration of the electric lines of force and the dielectric of the heated body. A heating pattern information creating step for creating heating pattern information corresponding to the resonance frequency calculated based on electrical characteristics such as a rate,
The heating mode storage processing unit of the calculation unit provided in advance as a predetermined storage means uses the heating pattern information created in this heating pattern information creation step as the heating pattern information for local heating for the body to be heated. A method for specifying a heating mode for local heating, comprising a heating mode storage step for storing the local heating.
前記被加温体を内部に配置して予め測定された立体共振器内の複数の共振周波数にかかる情報と前記空胴共振器の構造にかかる情報とに基づいて、予め設けた演算部の電磁界分布算定部が前記各共振周波数に対応した立体共振器内の電磁界分布を算定する電磁界分布算定工程と、
これにより得られる複数の電磁界分布から予め収集された被加温体のＣＴ画像等の画像情報に基づいて、予め設けた演算部の電磁界分布選定部が当該被加温体の加温領域に適用可能な電磁界分布を選定すると共にこれに対応した共振周波数を選定する電磁界分布選定工程と、
これによって選定された加温領域に適用可能な電磁界分布から電気力線の集中した領域を熱発生領域として、予め設けた演算部の熱発生領域抽出機能が抽出する熱発生領域抽出工程と、
予め設けた演算部の加温パターン情報作成部がこの抽出された熱発生領域をパターン化すると共に各熱発生領域の発熱温度を前記電気力線の集中度と被加温体の備えている誘電率等の電気的特性に基づいて算定して当該共振周波数に対応した加温パターン情報を作成する加温パターン情報作成工程とを有し、
この加温パターン情報作成工程で作成された加温パターン情報を前記被加温体に対する局所加温用の加温パターン情報として、予め設けた演算部の加温モード記憶処理部が所定の記憶手段に記憶する加温モード記憶工程を備えることを特徴とした局所加温用加温モード特定方法。 Predetermined based on image information of the heated section of the human body or other body to be heated and information such as the cross-sectional shape of the three-dimensional resonator for local heating that heats the heated section to a predetermined temperature For local heating to calculate or compare and select the resonance frequency of the high-frequency power applied to the three-dimensional resonator and the electromagnetic field distribution in the three-dimensional resonator corresponding to the calculation, and specify this as a heating mode. In the heating mode identification method,
Based on information on a plurality of resonance frequencies in the three-dimensional resonator and the information on the structure of the cavity resonator, which are measured in advance by arranging the heated body inside, the electromagnetic wave of the arithmetic unit provided in advance an electromagnetic field distribution calculation step of field distribution calculating section calculates the electromagnetic field distribution in the three-dimensional resonator corresponding to the respective resonance frequencies,
Based on image information such as a CT image of the heated body collected in advance from a plurality of electromagnetic field distributions obtained in this way , the electromagnetic field distribution selection unit of the calculation unit provided in advance is the heating area of the heated body An electromagnetic field distribution selection process for selecting an applicable electromagnetic field distribution and selecting a corresponding resonance frequency;
A heat generation region extraction step in which a heat generation region extraction function of a calculation unit provided in advance extracts a region where electric lines of force are concentrated from an electromagnetic field distribution applicable to the selected heating region as a heat generation region,
A heating pattern information creation unit of a calculation unit provided in advance patterns the extracted heat generation area, and the heat generation temperature of each heat generation area indicates the concentration of the electric lines of force and the dielectric of the heated body. A heating pattern information creating step for creating heating pattern information corresponding to the resonance frequency by calculating based on electrical characteristics such as rate,
The heating mode storage processing unit of the calculation unit provided in advance as a predetermined storage means uses the heating pattern information created in this heating pattern information creation step as the heating pattern information for local heating for the body to be heated. A warming mode specifying method for local warming, comprising a warming mode storing step for storing the warming mode.
前記被加温体のＣＴ画像等により得られる画像情報に基づいて、予め設けた演算部の加温領域算定部が当該被加温体の局所加温領域のパターンを算定する加温領域算定工程と、
これにより得られる被加温体の加温領域に対応したパターンの電磁界分布およびその共振周波数を、予め設けた演算部の電磁界分布選定部が予め特定された前記立体共振器にかかる複数の電磁界分布情報から選定する電磁界分布選定工程と、
これによって選定された加温パターンに適用可能な電磁界分布から電気力線の集中した領域を熱発生領域として、予め設けた演算部の熱発生領域抽出機能が抽出する熱発生領域抽出工程と、
予め設けた演算部の加温パターン情報作成部がこの抽出された熱発生領域をパターン化すると共に各熱発生領域の発熱温度を前記電気力線の集中度と被加温体の備えている誘電率等の電気的特性に基づいて算定して当該共振周波数に対応した加温パターン情報を作成する加温パターン情報作成工程とを有し、
この加温パターン情報作成工程で作成された加温パターン情報を前記被加温体に対する局所加温用の加温パターン情報として、予め設けた演算部の加温モード記憶処理部が所定の記憶手段に記憶する加温モード記憶工程を備えることを特徴とした局所加温用加温モード特定方法。 Predetermined based on image information of the heated section of the human body or other body to be heated and information such as the cross-sectional shape of the three-dimensional resonator for local heating that heats the heated section to a predetermined temperature For local heating to calculate or compare and select the resonance frequency of the high-frequency power applied to the three-dimensional resonator and the electromagnetic field distribution in the three-dimensional resonator corresponding to the calculation, and specify this as a heating mode. In the heating mode identification method,
A heating area calculation step in which a heating area calculation unit of a calculation unit provided in advance calculates a pattern of a local heating area of the heated body based on image information obtained from a CT image or the like of the heated body. When,
The electromagnetic field distribution of the pattern corresponding to the heating region of the heated body obtained by this and the resonance frequency of the electromagnetic field distribution selection unit of the arithmetic unit provided in advance are applied to the plurality of three-dimensional resonators specified in advance. Electromagnetic field distribution selection process to select from electromagnetic field distribution information;
A heat generation region extraction step in which a heat generation region extraction function of a calculation unit provided in advance extracts a region where electric lines of force are concentrated from an electromagnetic field distribution applicable to the selected heating pattern as a heat generation region,
A heating pattern information creation unit of a calculation unit provided in advance patterns the extracted heat generation area, and the heat generation temperature of each heat generation area indicates the concentration of the electric lines of force and the dielectric of the heated body. A heating pattern information creating step for creating heating pattern information corresponding to the resonance frequency by calculating based on electrical characteristics such as rate,
The heating mode storage processing unit of the calculation unit provided in advance as a predetermined storage means uses the heating pattern information created in this heating pattern information creation step as the heating pattern information for local heating for the body to be heated. A warming mode specifying method for local warming, comprising a warming mode storing step for storing the warming mode.
この演算手段が、前記被加温体情報記憶手段に記憶された情報に基づいて被加温体の加温領域のパターンを算定する加温領域算定機能と、この加温領域のパターンに対応したパターンの電磁界分布およびその共振周波数を予め特定された前記立体共振器にかかる複数の電磁界分布情報から選定する電磁界分布選定機能と、この選定された立体共振器内の電磁界分布情報から電気力線の集中した領域を熱発生領域として抽出する熱発生領域抽出機能と、この抽出された熱発生領域をパターン化して各共振周波数に対応した複数の加温パターン情報を作成する加温パターン作成機能とを備えると共に、
この演算手段で作成された加温パターン情報を前記被加温体における局所加温用情報として記憶する加温モード記憶手段を備えた、ことを特徴とする局所加温用加温モード特定装置。 Resonance frequency storage means for storing information relating to a plurality of resonance frequencies in the three-dimensional resonator, heated object information storage means for storing electrical characteristics such as image information and dielectric constant of the heated object, and the three-dimensional Resonator information storage means storing physical and electrical characteristics such as the shape structure of the resonator, and electromagnetic waves in the three-dimensional resonator corresponding to each resonance frequency based on the information stored in each storage means A calculation means having an electromagnetic field distribution calculation function for calculating and calculating the field distribution,
The calculation means corresponds to the heating area calculation function for calculating the pattern of the heating area of the heated body based on the information stored in the heated body information storage means, and the pattern of the heating area. From the electromagnetic field distribution selection function for selecting the electromagnetic field distribution of the pattern and the resonance frequency thereof from a plurality of electromagnetic field distribution information applied to the three-dimensional resonator specified in advance, and from the electromagnetic field distribution information in the selected three-dimensional resonator A heat generation region extraction function that extracts a region where electric lines of force are concentrated as a heat generation region, and a heating pattern that creates a plurality of heating pattern information corresponding to each resonance frequency by patterning the extracted heat generation region With a creation function,
A heating mode specifying device for local heating characterized by comprising heating mode storage means for storing heating pattern information created by the calculation means as information for local heating in the body to be heated.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004043453A JP4543219B2 (en) | 2004-02-19 | 2004-02-19 | Method and apparatus for specifying heating mode for local heating |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004043453A JP4543219B2 (en) | 2004-02-19 | 2004-02-19 | Method and apparatus for specifying heating mode for local heating |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005230279A JP2005230279A (en) | 2005-09-02 |
| JP4543219B2 true JP4543219B2 (en) | 2010-09-15 |
Family
ID=35013824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004043453A Expired - Fee Related JP4543219B2 (en) | 2004-02-19 | 2004-02-19 | Method and apparatus for specifying heating mode for local heating |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4543219B2 (en) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0449977A (en) * | 1990-06-13 | 1992-02-19 | Omron Corp | Hyperthermia device |
| JP3476871B2 (en) * | 1992-09-16 | 2003-12-10 | 山本ビニター株式会社 | Fault surface temperature distribution display method and apparatus |
-
2004
- 2004-02-19 JP JP2004043453A patent/JP4543219B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2005230279A (en) | 2005-09-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Pennes | Analysis of tissue and arterial blood temperatures in the resting human forearm | |
| Wang et al. | Theoretical evaluation of the treatment effectiveness of a novel coaxial multi-slot antenna for conformal microwave ablation of tumors | |
| Sebek et al. | Analysis of minimally invasive directional antennas for microwave tissue ablation | |
| US20090221999A1 (en) | Thermal Ablation Design and Planning Methods | |
| CN108830017B (en) | Radio frequency heating temperature field prediction system based on individual impedance | |
| Etoz et al. | Analysis of microwave ablation antenna optimization techniques | |
| CN106214246A (en) | Energy delivery system and use thereof | |
| US20110224479A1 (en) | Eddy current induced hyperthermia using conductive particles | |
| Singh et al. | Numerical study to establish relationship between coagulation volume and target tip temperature during temperature-controlled radiofrequency ablation | |
| Prakash et al. | Multiple applicator hepatic ablation with interstitial ultrasound devices: Theoretical and experimental investigation | |
| Chaichanyut et al. | Microwave ablation using four-tine antenna: Effects of blood flow velocity, vessel location, and total displacement on porous hepatic cancer tissue | |
| Phasukkit et al. | Finite-element analysis and in vitro experiments of placement configurations using triple antennas in microwave hepatic ablation | |
| Karampatzakis et al. | Heating characteristics of antenna arrays used in microwave ablation: A theoretical parametric study | |
| Bhandari et al. | Highlighting the effect of heterogeneous blood perfusion on radio-frequency ablation of human brain tumors: An image-based numerical investigation | |
| JP4543219B2 (en) | Method and apparatus for specifying heating mode for local heating | |
| JP4534053B2 (en) | Local heating device | |
| Ito et al. | Development of microwave antennas for thermal therapy | |
| Ziegle et al. | RF-ablation pattern shaping employing switching channels of dual bipolar needle electrodes: ex vivo results | |
| Haemmerich | Finite element modeling of hepatic radio frequency ablation | |
| Yap et al. | Comparisons between impedance-based and time-based switching bipolar radiofrequency ablation for the treatment of liver cancer | |
| Chen et al. | Computer modeling and in vitro experimental study of water-cooled microwave ablation array | |
| 藪原忠雄 et al. | Heating properties of a resonant cavity applicator for brain tumor hyperthermia: TM-like modes permit heat production without physical contact | |
| Ashour et al. | Thermal Ablation Therapy | |
| Zhang et al. | Effects of large blood vessel locations during high intensity focused ultrasound therapy for hepatic tumors: a finite element study | |
| Yamazaki et al. | The relation between temperature distribution for lung RFA and electromagnetic wave frequency dependence of electrical conductivity with changing a lung's internal air volumes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070215 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100216 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100416 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100511 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100520 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100608 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100610 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130709 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |